Návrh sanace svahu cyklostezky mezi Petřkovicemi a Koblovem

24. září 2014

Partneři sekce:

Příspěvek informuje o případu skalního řícení, které se událo na území Severní Moravy. Tento případ byl detailně zmapován a posouzen z hlediska míry rizika skalního řícení a také byla navržena adekvátní sanační opatření.

Pro účely určení míry rizika skalního řícení je ve světě nejvíce používán systém RHRS (Rockfall Hazard Rating Systém) – dle Pierson et al., 1990. Tento systém umožňuje, po provedení rekognoskace a jednoduchého výpočtu, urychlené zhodnocení míry rizika daného skalního řícení podle [15] a dle tab. 1. V rámci prohlídky místa skalního řícení je nutno posoudit výšku svahu, sklon svahu, procento zachycení kamenů v příkopě, míru rizika ohrození vozidel, vzdálenost místa skalního řícení od místa prvního zahlédnutí, šířku komunikace včetně okrajů, geologickou stavbu, vrstevnatost, puklinatost, stupeň zvětrání, velikost padajících kamenů, objem spadlého kamení, počasí, přítomnost vody v lokalitě a historii skalního řícení v místě. Každé z těchto hodnotících kritérií ovlivňuje míru rizika skalního řícení, také však dochází k vzájemnému vlivu kritérií, například sklon svahu předurčuje druh pádu kamenů a také vzdálenost dopadu (obr. 1) a [15]. Typy zajištění skalního řícení jsou na obr. 2 [17].

Obr.1 Skalní řícení na svazích podle FHWA Manual Rock Slopes (XI/1991)

Hodnocení skalního řícení svahu cyklostezky

Cyklostezka se nachází na území města Ostravy, vede podél řeky Odry převážně v nezastavěném území mezi východní vstupní branou do Hornického muzea na Landeku a Koblovským mostem. Severozápadní svah cyklostezky je tvořen až přibližně 30 m vysokým, téměř 700 m dlouhým a strmým skalním defilé s četnými převisy ve výšce asi 25 m nad úrovní stezky. Jihovýchodní svah pod stezkou je z větší části zároveň levým břehem řeky Odry a dosahuje výšky asi 5 až 10 m. Metodika mapování výchozů skalních hornin byla realizována v souladu s [12] a [13]. V rámci popisu vrstev karbonských hornin byly sledovány a dokumentovány následující znaky: název horniny, barva, stupeň zvětrání a jiných alterací, mocnost vrstev, odlučnost, směr a velikost úklonů vrstevních ploch. U horninových puklin byly sledovány, dokumentovány a zaznamenávány hodnoty následujících atributů: směr a velikost úklonů puklinových ploch, frekvence, rozevřenost, habitus, průběžnost, délka pukliny, drsnost stěn pukliny, výplň puklin, zvodnění puklin, velikost a tvar oddělených horninových bloků. V prostoru nad horní hranou výchozů hornin proběhla terénní rekognoskace za účelem ověření existencí rizikových faktorů, jako jsou oblasti strmě exponovaných svahů s lokálními výchozy nestabilních bloků hornin, dále byly dokumentovány sklony svahů a charakter zvětralin a svahových zemin (obr. 3). Ve východní části zájmového prostoru jsou vrstvy karbonských hornin uloženy poměrně strmě, v západní části jsou naopak vrstvy uloženy subhorizontálně. V rozsahu staničení 100,0 m–150,0 m upadají vrstvy hornin pod průměrným sklonem 79° k ZJZ a k VSV, tj. 245/79 a 68/79. Ve staničení 153,0 m až 167,0 m se mění úložné poměry na 234/35. Dále východním směrem od 167,0 m až 181,0 m převládá opět strmý sklon vrstevních ploch, tj. 62/73. Rozsah směru sklonu vrstevních ploch v oblasti staničení 181,0 m až 700,0 m se pohybuje od azimutu 207 až po hodnotu 118°. Horninový masiv je v zájmové oblasti prostoupen celkem třemi puklinovými systémy, z toho dvěma dominantními, které výrazným způsobem oslabují stabilitu navětralého až slabě zvětralého obnaženého masivu. Generelně se dá konstatovat, že se jedná o pukliny přibližně ve směru Z – V (systém SP1) a S – J (systém SP2), přesněji 352/86, eventuálně 166/82 (SP1) a 262/81, eventuálně 83/78 (SP2). Třetí systém, který v dané oblasti není tak dominantní a vyskytuje se spíše ve východní části zájmové oblasti (systém SP3), je tvořen puklinami, které nejsou tak strmé jako předchozí dva systémy puklin a upadají k SZ – 332/32.

Obr.2 Typy zajištění skalního řícení podle Fookes and Sweeney (1976)

Litologie karbonských hornin

V zájmové oblasti se vyskytují sedimentární horniny uhlonosného karbonu hornoslezské pánve, které jsou zastoupeny petřkovickými a hrušovskými vrstvami. V průběhu terénních prací byly ověřeny převážně tmavě šedé až černošedé prachovce a uhelné prachovce, pískovce a drobové pískovce a proplástky uhelných slojek. Stupeň zvětrání karbonských hornin byl mapováním zjištěn v rozmezí od navětralých až po slabě zvětralé horniny. Samotné rozhraní slabě zvětralého a navětralého masivu se pohybovalo v hloubkách od 0,05 m do 0,3 m, výjimečně do 0,4 m od otevřené plochy výchozu hornin. Na základě vyhodnocení výsledků terénních mapovacích prací bylo pro účely vypracování návrhu sanačních opatření vyčleněno pět tříd litologických typů:

LT I
Navětralé až slabě zvětralé, tence až hrubě deskovité prachovce. Byly zjištěny ve staničení 150,0 m–175,0 m a 183,0 m–200,0 m.

LT II
Navětralé až slabě zvětralé, tence deskovité až tence lavicovité pískovce a drobové pískovce s vložkami šedočerných navětralých prachovců. Vyskytují se v úsecích 100,0 m–144,0 m a 175,0–181,0 m.

LT III
Navětralé až slabě zvětralé, hrubě deskovité až tence lavicovité prachovce. Byly zmapovány ve staničení 144,0 m–150,0 m, 200,0 m–275,0 m, 325,0 m–350,0 m, 550,0 m–625,0 m a 650,0 m–700,0 m.

LT IV
Navětralé až slabě zvětralé, hrubě deskovité až hrubě lavicovité. Byly ověřeny v úsecích 275,0 m–325,0 m, 400,0 m–475,0 m a 500,0 m–550,0 m.

LT V

Navětralé až slabě zvětralé, hrubě deskovité až tence lavicovité prachovce v horní části výchozu hrubé desky a tenké lavice navětralých až slabě zvětralých pískovců a drobových pískovců. Byly zastiženy pouze v jednom místě, ve staničení 350,0 m–400,0 m.

Obr.4 Návrh sanace ve staničení 250 m a 360 m

Rozdělení zájmového území do kvazihomogenních bloků

Z hlediska rizik velikosti a četnosti opadů rozvolněných bloků hornin byly na základě výsledků strukturně geologického mapování výchozů karbonských hornin v zájmové lokalitě, pro účely vypracování návrhu sanačních opatření, vymezeny, primárně s ohledem na průběžnost puklin a blokovitost mapovaných hornin a jejich možné/odhadované opadávání, tyto kvazihomogenní bloky:

I – minimální riziko
Bylo stanoveno v staničení 0,0 m–125,0 m, 475,0 m–500,0 m a 600,0 m–700,0 m. Jedná se o oblasti bez výskytu výchozů opadavých hornin nebo o úseky s výchozy, které jsou od cyklostezky v takové vzdálenosti, že v případě pádu bloků hornin nedojde k ohrožení provozu cyklostezky.

II – nejmenší riziko
Bylo stanoveno v staničení 125,0 m–290,0 m. Průběžnost puklin je 0,2 m–2,0 m, v průměru asi 0,9 m. Průměrná velikost potenciálně uvolněných bloků hornin může dosáhnout přibližně 0,4 m × 0,4 m × 0,4 m, maximální velikost potenciálně uvolněných bloků hornin až 0,6 m × 0,6 m × 0,6 m. Rozevření puklin – převládají sevřené pukliny, pouze ojediněle byly zdokumentovány pukliny rozevřené do 10,0 mm.

III – střední riziko
Bylo stanoveno v staničení 290,0 m–310,0 m a 500,0 m–600,0 m. Průběžnost puklin je 0,5 m–3,0 m, v průměru asi 1,6 m. Průměrná velikost potenciálně uvolněných bloků hornin je odhadována na 0,7 m × 0,7 m × 0,7 m, maximální velikost potenciálně uvolněných bloků hornin až na 1,3 m × 1,3 m × 1,3 m. Rozevření puklin – sevřené pukliny se vyskytují pouze ojediněle, minimální rozevření puklin je 10,0 mm, maximální 100 mm, průměrné rozevření je 25,0 mm.

IV – vysoké riziko
Bylo stanoveno v staničení 310,0 m–475,0 m. Průběžnost puklin je 0,6 m–4,0 m, v průměru asi 1,8 m. Průměrná velikost potenciálně uvolněných bloků hornin je přibližné 1,1 m × 1,1 m × 1,1 m, maximální velikost potenciálně uvolněných bloků hornin až asi 1,4 m × 1,4 m × 1,4 m. Rozevření puklin – sevřené pukliny se vyskytují pouze ojediněle, minimální rozevření puklin je 20,0 mm, maximální 150 mm, průměrné rozevření je 30,0 mm.Stabilita rozvolněných horninových bloků je v tomto úseku navíc oslabena existencí skalních převisů v horních oblastech horninových výchozů. Dále byly vymezeny oblasti strmě exponovaných svahů nad horní hranou výchozů karbonských hornin s menšími lokálními výchozy. V případě uvolnění i menšího bloku horniny může, s ohledem na nepříznivou morfologii a strmou expozici svahu, docházet k dopadu bloků až na cyklostezku. Jedná se o následující úseky: 160,0 m–65,0 m, 275,0 m–325,0 m, 400,0 m–425,0 m, 485,0 m–525,0 m a 575,0 m–600,0 m.

Obr.3 Skalní řícení svahu cyklostezky v Koblově

Navržené varianty sanačních opatření

Výsledkem provedených prací bylo navržení sanačních opatření ve třech variantách, a to od nejrozsáhlejší – nejbezpečnější sanace – až po minimální, tedy nejméně bezpečnou sanaci.

Varianta sanačních opatření č. 1
Tato varian ta předpokládá provedení sanačních prací po obou stranách cyklostezky, a to ve staničení přibližně 125–625 m, tedy v k. ú. Koblov (obr. 5). Levá strana – zde by mělo být uskutečněno odstranění nevhodných porostů, odtěžení náplav v patě svahu do úrovně 0,5–1,0 m pod patu svahu v objemu asi 3 m3 na 1 m břehu a vybudování opěrné lavice – bermy o rozměrech přibližně 3 × 3 m z velkých balvanů o velikosti asi 1/4 m3 a více. Prostor mezi balvany a také mezi bermou a hranou odtrhu by měl být vyplněn vytěženými náplavami charakteru štěrků. Pravá strana – v úsecích rizik č. II, III a IV by měly být realizovány tyto činnosti – odlesnění, odtěžení zvětralin, odtěžení osypů, zasíťování, hřebíkování a položení lan, vybudování patního drénu a v kritických úsecích ve staničení 153–163, 337–367, 437–483 a 544–554 m i záchytných záporových zídek, viz návrh sanace ve staničení 250 a 360 m (obr. 4). Záporové zídky by představovaly realizaci vrtu o průměru 240 mm, v délce asi 330 cm, osazení profilu HEB 140 délky 5 m do vrtu a zalití betonem min. B30 při vzdálenosti profilů asi 125 cm a vložení palisád coby pažení do výšky cca 170 cm nad terén. Celkem by mělo být vybudováno přibližně 95 m záporových zídek.

Varianta sanačních opatření č. 2
Tato varianta předpokládá provedení sanačních prací pouze po pravé straně cyklostezky, a to ve staničení asi 250–600 m, tedy na k. ú. Koblov. Předpokládá se, že levou stranu zasanuje Povodí Odry v rámci plánované opravy koryta řeky Odry. Pravá strana bude představovat realizaci uvedených činností v prostoru rizik č. III a č. IV, tedy odstranění nevhodných porostů, odtěžení zvětralin, odtěžení osypů, zasíťování, hřebíkování a položení lan, vybudování patního drénu, v kritických úsecích, ve staničení 153–163, 337–367, 437–483 a 544–554 m, i záchytných záporových zídek.

Varianta sanačních opatření č. 3
Tato varianta předpokládá provedení sanačních prací pouze po pravé straně cyklostezky, a to ve staničení přibližně 153–163, 337–367, 437–483 a 544–554 m, tedy v k. ú. Koblov. Předpokládá se, že levá strana bude sanována Povodím Odry, tedy správcem toku. Pravá strana by představovala realizaci uvedených činností v prostoru rizik č. III a č. IV – odstranění pouze suchých porostů, odtěžení čerstvých osypů, vybudování patního drénu a ve staničení 153–163, 337–367, 437–483 a 544–554 m realizaci záchytných záporových zídek.
S ohledem na to, že varianta č. 3 je dosti riziková, bylo navrženo provádění těchto dalších opatření:

monitoringu realizovaného geotechnikem ve frekvenci minimálně 1x za dva měsíce,
v případě zjištění nebezpečí pádu horninových bloků či již spadlých bloků uzavření stezky až do doby odstranění spadlých bloků,
výsledky monitorování by měly být po jednom roce vyhodnoceny a podle potřeby doplněny.

Obr.5 Úsek sanačního řešení

Resumé

Určení míry rizika skalního řícení cyklostezky v Koblově, dle kritérií systému RHRS, bylo provedeno v souladu s tab. 1, str. 12 [16]. Skalní řícení v předmětné lokalitě dosáhlo hodnocení 507 bodů, přičemž platí, že lokalita s hodnocením nad 500 bodů potřebuje okamžitý sanační zásah. Systém RHRS však neumožňuje navržení vhodného typu sanačního opatření, určuje pouze míru nezbytnosti sanačního zásahu. O dalším případě ze Severní Moravy – skalním řícení silnice I/44 Červenohorské sedlo – přineseme článek v následujícím čísle časopisu.

TEXT: Ing. Jaroslav Ryšávka, Ph.D., Ing. Richard Skopal
FOTO A OBRÁZKY: UNIGEO a. s.

Jaroslav Ryšávka a Richard Skopal působí ve společnosti UNIGEO, a. s., divize SANEKO, Ostrava-Hrabová.

Literatura
1.   Žebera, K.: Kvartér Ostravska a Moravské brány. Praha: Československá akademie věd, 1965.
2.   Dopita, M. et al.: Geologie české části hornoslezské pánve. Praha: Ministerstvo životního prostředí České republiky, 1997.
3.   Czudek, T.: Reliéf Moravy a Slezska v kvartéru. SURSUM, Tišnov, 1997.
4.   Záruba, Q. – Mencl, V.: Inženýrská geologie, Praha: Academia, 1987.
5.   Mapy poddolovaných oblastí – mapový server. Česká geologická služba. http://www.geofond.cz.
6.   Akademie věd ČR, Geofyzikální ústav, Seismické oddělení, http://www.ig.cas.cz/.
7.   Záruba, Q. – Mencl, V.: Sesuvy a zabezpečování svahů. Praha: Academia, 1987.
8.   Menčík, E.: Geologie Moravskoslezských Beskyd a Podbeskydské pahorkatiny. Praha: Academia, 1983.
9.   Mapy sesuvných oblastí – mapový server, Česká geologická služba. http://www.geofond.cz.
10.   Ostrava – Koblov – sesuv – IGP – závěrečná zpráva. Ostrava: AZGEO, červenec 2010.
11.   SDD 1279 – štola Hubert – závěrečná zpráva GTP. Ostrava: UNIGEO, únor 2012.
12.   ČSN 73 6133 Návrh a provádění zemního tělesa pozemních komunikací.
13.   ČSN EN ISO 14 688-2 Geotechnický průzkum a zkoušení. Pojmenování a zatřiďování zemin. Část 2: Zásady pro zatřiďování. (pozn: symboly zemin dle této předlohy jsou v textu v závorce).
14.   Badger, T. C. – Lowell, S.: Rockfall Control Washington State. In: Rockfall Prediction and Control and Landslide Case Histories, Transportation Research Record, National Research Council, Washington, No 1342, 14–19. 1992.
15.   Pierson, L. A. – Davis, S. A. – Van Vickle, R.: Rockfall Hazard Rating System Implementation Manual. Federal Highway Administration (FHWA) Report FHWA-OR—EG-90-01. FHWA, U. S. Department of Transportation. 1990.
16.   Hoek, E.: Analysis of Rockfall Hazards, Unpublished internal notes, Golder Associates, Vancouver, 2012.
17.   Fookes, P.G. and Sweeney, M.: Stabilisation and Control of Local Rockfalls and Degrading of Slopes. Quart. J. Engng Geol. 9, 37–55, 1976.